Космонавтика, исследование космоса

[Consta]

Надземное,

671. ... космография должна быть введена во всех школах как один из самых увлекательных предметов. Именно она должна включать все области мироведения. Если хотят преобразовать сознание народа, они должны ознакомить его с основами Мироздания и сделать это научно и привлекательно. ...

[Ardens]

Нобелевская премия по физике присуждена за изучение Млечного Пути и чёрных дыр

Лауреатами стали учёные из Англии, Германии и США.

6 октября 2020,
В этом году лауреатом Нобелевской премии по физике стал английский физик и математик Роджер Пенроуз. Комитет удостоил его награды за доказательство того, что появление чёрных дыр является предсказанием общей теории относительности.

Кроме того, премию вручили немецкому астрофизику Райнхарду Генцелю и американскому астроному Андреа Гез за их совместное открытие супермассивного компактного объекта в центре галактики Млечный Путь.

BREAKING NEWS:
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2020 #NobelPrize in Physics with one half to Roger Penrose and the other half jointly to Reinhard Genzel and Andrea Ghez. pic.twitter.com/MipWwFtMjz
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2020

https://life.ru/p/1348658

[gog]

Сообщение от Ardens

Нобелевская премия по физике присуждена за изучение Млечного Пути и чёрных дыр

Лауреатами стали учёные из Англии, Германии и США.

6 октября 2020,
В этом году лауреатом Нобелевской премии по физике стал английский физик и математик Роджер Пенроуз. Комитет удостоил его награды за доказательство того, что появление чёрных дыр является предсказанием общей теории относительности.

Кроме того, премию вручили немецкому астрофизику Райнхарду Генцелю и американскому астроному Андреа Гез за их совместное открытие супермассивного компактного объекта в центре галактики Млечный Путь.

BREAKING NEWS:
The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2020 #NobelPrize in Physics with one half to Roger Penrose and the other half jointly to Reinhard Genzel and Andrea Ghez. pic.twitter.com/MipWwFtMjz
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 6, 2020

https://life.ru/p/1348658

Результаты этих работ.
http://astro.ucla.edu/~ghezgroup/gc/animations.html

[Ardens]

Сокровище Луны – гелий-3

Горсточка грунта, которая была подобрана на гребне лунного кратера Камелот, соскользнула с обычного совка в специальный тефлоновый пакет и вместе с командой «Аполлона-17» отправилась на Землю. В тот день, 13 декабря 1972 года, мало кто мог представить, что образец лунного грунта под номером 75501, а также образцы грунта, доставленные «Апполоном-11» и рядом других экспедиций, в том числе и советской исследовательской станцией «Луна-16», послужит весомым аргументом, для того чтобы в XXI веке человечество решило вернуться на Луну. Осознание этого пришло только через 30 лет, когда молодые ученые из университета штата Висконсин в образце лунного грунта нашли существенное содержание гелия-3. Это очень интересное вещество является изотопом хорошо известного всем газа – гелия, которым во время праздников заправляют разноцветные воздушные шары.



Еще до проведения СССР и США лунных миссий небольшое количество гелия-3 было найдено и на нашей планете, тогда данный факт уже заинтересовал научное сообщество. Гелий-3, обладающий уникальным внутриатомным строением, обещал ученым фантастические перспективы. Если удастся использовать гелий-3 в реакции ядерного синтеза, можно будет получить колоссальное количество электроэнергии, не утопая при этом в опасных радиоактивных отходах, которые производятся на АЭС независимо от нашего желания. Добыча гелия-3 на Луне и последующая его доставка на Землю – это задача не из легких, но при этом те, кто ввяжутся в эту авантюру, могут стать обладателем сногсшибательного вознаграждения. Гелий-3 – это то вещество, которое сможет навсегда избавить мир от «наркотической зависимости» – ископаемого топлива, нефтяной иглы.

На Земле гелия-3 фатально не хватает. Огромное количество гелия зарождается на Солнце, но малую его долю составляет гелий-3, а основную массу – гораздо более часто встречающийся гелий-4. Пока данные изотопы движутся в составе «солнечного ветра» к Земле, оба изотопа претерпевают изменения. Столь драгоценный для землян гелий-3 не достигает нашей планеты, так как он отбрасывается прочь магнитным полем Земли. В то же время на Луне магнитное поле отсутствует и здесь гелий-3 может свободно накапливаться в поверхностном слое грунта.

В наши дни ученые рассматривают наш естественный спутник не только как естественную астрономическую обсерваторию и источник энергоресурсов, но и как будущий запасной континент для землян. При этом именно неисчерпаемый источник космического топлива наиболее привлекателен и перспективен. Новый возможный континент для землян находится на удалении всего в 380 тысяч километров от нашей планеты, при какой-то глобальной катастрофе на Земле здесь вполне могло бы найтись укрытие для людей. С Луны без особых помех можно наблюдать за другими небесными объектами, так на Земле этому в некоторой степени мешает атмосфера. Но главное – это неисчерпаемые запасы энергии, которой, по подсчетам ученых, для человечества хватило бы на 15 000 лет. Помимо этого на Луне есть запасы редких металлов: титана, бария, алюминия, циркония и это не все, считают ученые. Сегодня человечество находится лишь в самом начале пути по освоению Луны.

В настоящее время КНР, Индия, США, Россия, Япония – все эти государства находятся в очереди к Луне, и этих стран становится все больше. Очередной всплеск интереса к Луне возник еще в середине 90-х годов прошлого века. Тогда в научном сообществе возникло предположение о том, что на Луне может быть вода. Не так давно американский зонд «LRO» с российским прибором «Lend» это окончательно подтвердили – на Луне действительно есть вода (в виде льда на дне кратеров) и ее здесь немало (до 600 млн. тонн), а это решает множество проблем.

Наличие на Луне воды особенно ценно, так как способно решить большое количество различных проблем, которые возникнут при постройке лунных баз. Воду не придется доставлять с Земли, ее можно будет перерабатывать непосредственно на месте, отмечает Игорь Митрофанов – заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ. По некоторым расчетам, при должном желании и финансировании человечество могло бы обосноваться на нашем естественном спутнике уже через 15 лет. При этом, скорее всего, первые обитатели Луны жили бы на ее полюсах вблизи больших запасов обнаруженной воды.

Однако ко многому на Луне пришлось бы привыкать по новой – даже к такому процессу, как ходьба. По Луне гораздо проще прыгать, в том, что гравитация здесь в 6 раз меньше, чем на Земле, в свое время убедился еще Нэйл Армстронг, когда 40 лет назад впервые ступил на поверхность данного небесного тела. При этом главным врагом человека на Луне в настоящее время является радиация, вариантов спасения от которой не так много. По словам Льва Зеленого директора Института космических исследований РАН, на нашем естественном спутнике нет магнитного поля. На Луну попадает вся радиация от Солнца и защититься от нее достаточно сложно.

При этом то, что Луна должна стать первой ступенью для продвижения человека в космосе – это бесспорный факт, считает Лев Зеленый. По его словам, Луна может стать перевалочной базой для стартов к другим планетам солнечной системы. Также здесь можно будет разместить станцию раннего оповещения о приближения к Земле опасных космических объектов: комет и астероидов, что достаточно важно в свете последних событий. Однако самое важное, что там есть – это гелий-3, возможно, космическое топливо будущего. Трудно поверить, но темно-серая пыль, которой выстлана вся поверхность Луны – это кладовая данного уникального вещества.

Нефть и газ на планете не вечны. По оценкам ряда экспертов, без особых проблем человечество проживет на этих ресурсах порядка 40 лет. На сегодняшний день единственной альтернативой выступают атомные станции, но это не так безопасно из-за радиации. В то же время термоядерная реакция с участием гелия-3 является экологически чистой. По словам ученых, ничего лучшего пока не придумано и на это есть как минимум 2 причины. Во-первых, это очень эффективное термоядерное топливо, а во-вторых, что еще более ценно, оно является экологически чистым, отмечает Эрик Галимов – директор Института Геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского.

По подсчетам Владислава Шевченко – заведующего отделом исследований Луны и планет Государственного астрономического института МГУ, имеющихся на естественном спутнике Земли запасов гелия-3 хватит на тысячи лет вперед. По оценкам специалистов минимальный объем гелия-3 на Луне составляется около 500 тысяч тонн, по более оптимистичным оценкам его там не менее 10 млн. тонн. При реакции термоядерного синтеза, когда в реакцию вступает 0,67 тонны дейтерия и 1 тонна гелия-3 выделяется энергия, которая эквивалентна энергии сгорания 15 млн. тонн нефти. При этом стоит отметить тот факт, что в настоящее время еще необходимо изучить техническую возможность осуществления подобных реакций.

Да и добыча этого вещества на Луне не будет легкой. Хотя гелий-3 расположен в поверхностном слое, концентрация его в нем очень низкая. Основной проблемой на данный момент времени остается реальность добычи гелия из лунного реголита. Содержание необходимого энергетике гелия-3 составляет примерно 1 грамм на 100 тонн лунного грунта. А это значит, что для добычи 1 тонны данного изотопа потребуется переработать не менее 100 млн. тонн лунного грунта.

При этом гелий-3 придется отделять от ненужного гелия-4, концентрация которого в реголите в 3 тысячи раз больше. По словам Эрика Галимова, для того чтобы добыть на луне 1 тонну гелия-3 потребуется, как уже было сказано выше, переработать 100 млн. тонн лунного грунта. Речь идет об участке Луны общей площадью порядка 20 квадратных километров, который надо будет переработать на глубину в 3 метра! При этом сама процедура доставки на Землю 1 тонны данного топлива обойдется в сумму не менее 100 млн. долларов. Но фактически даже эта очень большая сумма составляет лишь 1% от стоимости энергии, которую можно будет извлечь на термоядерной электростанции из данного сырья.

По оценкам Шевченко, стоимость добычи 1 тонны гелия-3 с учетом создания всей необходимой инфраструктуры по его добыче и доставке на Землю может составить 1 млрд. долларов. При этом транспортировка на Землю 25 тонн гелия-3 обойдется нам в 25 млрд. долларов, что не такая уж и большая сумма, если учесть, что такого масштаба топлива хватит для того, чтобы обеспечить землян энергией на целый год. Выгода от такого энергоносителя становится очевидной, если подсчитать, что только США в год на энергоносители расходуют порядка 40 млрд. долларов.

По расчетам, сделанным американским астронавтом Харрисоном Шмиттом, применение гелия-3 в земной энергетике, учитывая все расходы на доставку и добычу, становятся окупаемыми и коммерчески выгодными, когда производство термоядерной энергии с помощью данного сырья будет превышать мощность в 5 ГВт. Фактически это говорит о том, что даже 1 электростанции, работающей на лунном топливе, будет достаточно для того, чтобы сделать доставку на Землю рентабельной. По оценкам Шмитта, сумма предварительных расходов еще на стадии исследований составит около 15 млрд. долларов.

Один из возможных вариантов добычи гелия-3 предложил Эрик Галимов. Для того чтобы организовать добычу изотопа из лунной поверхности, он предлагает нагреть реголит до 700 градусов Цельсия. После этого его можно будет сжижать и извлекать на поверхность. С точки зрения современных технологий эти процедуры достаточно просты и хорошо известны. Российский ученый предлагает нагревать сырье в специальных «солнечных печах», которые при помощи больших вогнутых зеркал будут фокусировать на реголите солнечный свет. При этом из лунного грунта можно будет выделить содержащиеся в нем: кислород, водород и азот. А это значит, что лунная промышленность могла бы изготавливать не только сырье для земного энергетического комплекса, но и ракетное топливо, для перевозящих его ракет, а также воздух и воду для работающих на лунных предприятиях людей. В настоящее время в США также работают над аналогичными проектами.

Но и это еще не все, что может дать нам лунный грунт. В реголите находится большое содержание титана, что в отдаленной перспективе поможет наладить производство элементов корпусов ракет и промышленных конструкций прямо на естественном спутнике Земли. В этом случае на Луну придется доставлять лишь высокотехнологичные элементы ракет, компьютеры и приборы. А это может открыть второе перспективное направление для всей лунной экономики – постройку наиболее экономичного космодрома, научной базы для исследования всей Солнечной системы.

Источники информации:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1038894
-http://www.popmech.ru/article/4098-lunnyie-sokrovischa
-http://vzglyadzagran.ru/news/sverxderzhavy-rodyatsya-na-lune-gelij-3.html
-http://ria.ru/science/20120725/709192459.html

[Ardens]

Гелий-3 с Луны. А нужен ли он нам?

Спутник нашей планеты имеет на своей поверхности колоссальные энергоресурсы

Апр 8, 2019 0

В каждой дискуссии о ресурсах в космосе рано или поздно поднимается тема добычи гелия-3 на Луне.
Чем интересен гелий-3?

Прежде всего давайте разберемся, что же такое гелий-3 и почему он вызывает такой интерес? Гелий, второй по распространенности элемент во Вселенной. Встречается в природе в двух вариантах (изотопах): гелий-3 и гелий-4. Гелий-3 встречается реже, и особенно он редок в земной атмосфере. Почему? Гелий слишком легкий, чтобы быть постоянно связанным земным притяжением. И он улетает в космос на протяжении миллионов лет.
Солнечный ветер, поток электрически заряженных частиц, который летит со скоростью 400 км/с от Солнца, содержит около 5% гелия. Однако магнитное поле Земли не дает ему попасть на Землю. Гелий попадает в земную атмосферу из двух других источников. Во-первых, это вулканы, которые высвобождают как гелий-3, так и гелий-4 из глубин Земли. Во-вторых, это радиоактивный распад урана и тория, который синтезирует исключительно гелий-4. Эти процессы приводят к тому, что в атмосфере только один из 700 000 атомов гелия является гелием-3.
На Луне ситуация совсем иная: на Луне нет ни атмосферы (практически), ни магнитного поля. Ее поверхность подвергается воздействию солнечного ветра непрерывно и безо всяких преград. Считается, что слой лунного грунта, насыщенного гелием-3, достигает 10 метров.
Гелий-3 используется сегодня в науке (для охлаждения до очень низких температур) и в медицине (методы визуализации). Его цена достигает около 2000 долларов за литр или 15 миллионов долларов за килограмм. Это делает его одним из самых дорогих веществ в мире. Но, несмотря на цену, спрос на гелий-3 составляет около 60 000 литров или 8 кг в год. Практически весь коммерчески доступный гелий-3 получают при распаде радиоактивного изотопа водорода (период полураспада 12,3 года). Сегодняшний рынок гелия-3 недостаточно велик, чтобы оправдать его добычу на Луне. И в случае появления новых источников его пополнения цена быстро снизится.
Экономическая выгода

Тем не менее в долгосрочной перспективе возможно возникновение гораздо большего спроса на гелий-3. Это может сделать добычу на Луне экономически выгодной. Гелий-3 можно использовать в качестве топлива для термоядерных реакторов. Почти все экспериментальные термоядерные реакторы используют в качестве топлива смесь дейтерия и трития (DT). Однако при слиянии этих двух изотопов водорода всегда выделяется нейтрон высокой энергии. Эти нейтроны не могут отклоняться магнитными полями. Поэтому они сталкиваются со стенками реактора и запускают там ядерные реакции. Это делает корпус реактора радиоактивным. И вынуждает утилизировать его через определенное время — так же, как радиоактивные отходы. Поэтому термоядерные электростанции совсем не такие «чистые», как иногда утверждают.
А вот слияние двух атомов гелия-3 не приводит к появлению радиоактивности. В ходе этой реакции образуются два протона и один атом гелия-4, которые можно удерживать на удалении от стенок реактора с помощью магнитных полей. Слияние гелия-3 с дейтерием также возможно. Оно обеспечивает немного больше энергии, но неизбежное слияние ядер дейтерия между собой (DD) снова будет производить нейтроны, тритий, и, следовательно, некоторую радиоактивность. Хотя и намного меньшую, чем в реакции DT. Но проблема в том, что обе реакции с гелием-3 требуют гораздо более высоких температур, чем реакция DT.
Экспериментальные термоядерные реакторы, существующие сегодня и планируемые к разработке в ближайшем будущем, по этой причине не могут использовать гелий-3 в качестве топлива. Проблема температур в лучшем случае могла бы быть решена не раннее разработки второго поколения рассматриваемых реакторов. Но, в любом случае, идея привлекательна. Сегодняшний мировой спрос на электроэнергию можно было бы удовлетворить всего лишь 200-300 тоннами гелия-3 в год. Если бы вы захотели удовлетворить сегодняшний мировой спрос на электроэнергию из существующих коммерческих резервов гелия-3, они были бы израсходованы всего за 6 часов. Весь гелий-3 в атмосфере будет исчерпан через столетие.
Запасы на Луне и не только

Но как насчет Луны? У нее, как подозревают ученые, есть миллион тонн гелия-3. Такое количество может покрыть сегодняшнюю мировую потребность в электроэнергии на 3300 лет.
Чтобы извлечь гелий-3, реголит, верхний пылевой слой Луны, должен быть нагрет до примерно 900 °C. Затем, например, путем охлаждения — гелий должен быть отделен от других газов. Затем он также должен быть отделен от гелия-4 либо путем дополнительного охлаждения. Либо другим способом обогащения (например, центрифугой). Выход будет не очень высоким: при типичной концентрации 3,3 части на миллиард, одна тонна реголита содержит около 3,3 миллиграмма гелия-3. Для производства 300 тонн гелия-3 необходимо ежегодно перерабатывать 90 миллиардов тонн реголита. При глубине добычи в десять метров в год нужно было бы разрабатывать 4500 квадратных километров. То есть каждые девять лет площадь размером с Швейцарию.
Усилия понадобятся колоссальные. Но окупятся ли они?
Расчеты показывают, что возможный выход энергии от использования гелия-3 в 70 миллионов раз превышает затраты по его транспортировке с Луны на Землю. Это означает — как и в случае с нефтью на Земле — что транспортные расходы вряд ли сыграли бы какую-то роль в формировании цены ресурса. Это открывает нам новые возможности. Если мы найдем место, где условия для извлечения гелия-3 лучше, чем на Луне, можно легко справиться даже с большими расстояниями, используя мощные ракеты. В итоге все это многократно окупится. И в Солнечной системе есть такие места. Это атмосферы газовых гигантов.
Уран — самый легкий среди газовых гигантов. А это значит, что от него легче всего уйти. Энергия, необходимая для доставки одного килограмма гелия-3 из атмосферы Урана на Землю, почти в 200 раз больше, чем при доставке с Луны. Но в отличие от Луны, гелий-3 уже присутствует в атмосфере Урана. Он составляет около 0,005% ее объема. И может быть легко отделен от других газов. Кроме того, его количество там колоссально. В общей сложности в атмосфере Урана содержится около 400 квадриллионов тонн гелия-3. Этого достаточно для покрытия мирового потребления электроэнергии при сегодняшних объемах в течение следующих 5 миллиардов лет.
Если ученые разработают реакторы, работающие на гелии-3, его добыча в космосе будет вполне рентабельной.
https://alivespace.ru/gelij-3-s-luny...hen-li-on-nam/

[Ardens]

[Consta]

Решил вставить этот "крик души".

Глава РАН заявил о потере Россией космоса


Мы больше не можем конкурировать в космосе с другими ведущими в этой области державами. К такому печальному выводу подвел присутствующих в среду на заседании комитета Госдумы РФ по образованию и науке президент РАН Александр Сергеев, сообщает МК.

Наше отставание имеет численный показатель — космическая наука финансируется в 60(!) раз меньше, чем научные проекты NASA. Постоянно недофинансируются и проекты в других областях науки — в частности, постоянно переносятся вправо сроки сдачи передовых ускорителей уровня «мегасайнс». «К чему подводят нас? — задал вопрос Сергеев. — Может, нам совсем отказаться от космоса?» Звучит почти апокалиптически, но в то же время, увы, абсолютно реально.

Первым «реквием» по российской науке исполнил открывший заседание председатель Комитета по образованию и науке Вячеслав Никонов. Он констатировал, что, если судить только по количеству ученых, Россия уже давно не является лидером в научном мире. «Сегодня в Китае в шесть раз больше исследователей, чем в России, в США — вдвое! Хотя когда-то у нас их было гораздо больше», — отметил Никонов. Ежегодно только 1 процент наших выпускников идет в науку.

Почему так происходит? Вроде бы Президент страны Владимир Путин еще в 2012 году издавал указ о восстановлении уровня финансирования науки в размере 1,77 ВВП к 2015 году. Но его, увы, не исполнили даже к 2020-му. Этот уровень по-прежнему составляет 1,1% от ВВП.

Удивительно, что даже в такой аховой ситуации наука в России еще жива и создает проекты нобелевского уровня. Президент РАН привел в пример орбитальную астрофизическую обсерваторию «Спектр-РГ», запущенную в космос летом прошлого года. В ее создании принимали участие российские НПО им. Лавочкина и Институт космических исследований РАН, а также коллеги из Германии. Находясь на расстоянии 1,5 млн км от Земли, обсерватория за год, к июню 2020 года, создала полную карту неба.

Еще одно выдающееся достижение — лекарство от болезни Бехтерева (хронического системного заболевания суставов). Ученые нашли, какие именно клетки собственного иммунитета убивали организм хозяина, и создали против них вещество с направленным действием. Кстати, сам автор исследования был болен болезнью Бехтерева, но излечился от нее.

Увы, все это — ложка меда в огромной бочке дегтя. Ведь тот же «Спектр-РГ» — проект, который планировалось запустить в космос еще в 2016-м. А смогут ли сейчас ученые, начав с нуля, поднять подобный — вопрос.

«Финансирование научного космоса снижено фактически до минимума, что не позволяет нам конкурировать с NASA», — признал президент РАН. Он вспомнил недавнее совещание с президентом страны относительно Федеральной космической программы. Она, как известно, урезается, и, что самое обидное для ученых, — за счет научного космоса.

«По этой программе на 2016–2025 годы планировалось выйти на финансирование 12–15 млрд рублей в год под задачи научного космоса», — сказал Сергеев. На деле же мы видим, что «к 2022 году финансирование работ должно упасть до 2,9 миллиарда рублей вместо 15 миллиардов. В текущем году финансирование научного космоса, которое есть в России, в 60 раз меньше, чем финансирование научного космоса в NASA».

Экономим мы на самом элементарном — например, на приборной базе, которая давно морально и физически устарела. 9–12 лет для многих приборов — это очень большой срок. На их обновление, по словам Сергеева, в 2020 году запланировано потратить около 10 миллиардов рублей, к 2024 году эта сумма должна возрасти до 90 миллиардов. Звучит громко, но на самом деле...

«Что такое 90 миллиардов рублей, — задался вопросом Сергеев, — это всего лишь 1 миллиард евро. Сумма, выделяемая в год на финансирование одного (!) европейского института». А ведь успех науки, уровень конкурентоспособности во многом зависят именно от владения уникальными инструментами. Тут Александр Михайлович вспомнил про установки уровня «мегасайнс», такие как исследовательский ядерный реактор на территории Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова в Гатчине: «В 2010 году он был передан в Курчатник (Курчатовский институт — авт.). Его президент Михаил Ковальчук обещал быстро ввести его в строй, но на дворе уже истекает 20-й год, а запуск все переносится».

И такое отставание — практически во всем. В космической программе запланировано до 2024 года запустить аппараты «Луна-25», «Луна-26» и «Луна-27». Но, позвольте, американцы с китайцами к этому времени уже будут запускать к Луне пилотируемые станции с космонавтами, создавать научные городки. «А мы собираемся отправлять только автоматическую станцию?! — резонно недоумевает президент РАН. — Проблемы с постоянными сдвигами и долгостроем приводят к тому, что проекты устаревают и становятся порой не интересны не только мировому научному сообществу, но и нам самим».

Конечно, ученым могут сказать: денег в стране нет, не нравится — не берите даже то, что дают. «Но что же, нам тогда вообще от космоса отказываться, от создания современных источников нейтронов?» — спрашивает президент РАН.

Увы, похоже, все к тому идет. По словам Сергеева, президент страны дал указание восстановить финансирование научного космоса на должном уровне, но последующие встречи на уровне Минфина показали, что, наверное, вряд ли это будет сделано. Спрашивается, какой смысл в этих указаниях, если чиновники все равно их игнорируют?



Источник: www.mk.ru